KR20060085570A

KR20060085570A - 자기 센서의 제어 방법, 제어 장치 및 휴대 단말 장치

Info

Publication number: KR20060085570A
Application number: KR1020057007002A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 다무라; 마사히토 이토
Original assignee: 가부시키가이샤 씨앤드엔
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-07-27
Also published as: KR100674194B1

Abstract

제어 장치(200)는, 연산에 의해 자기 센서(100)를 캘리브레이션한다. 연산부(210)는, 자기 센서(100)의 X, Y, Z축의 각 출력으로부터 자계 강도를 산출한다. 이를 다른 4점 이상에 대하여 행한다. 그 중, 적어도 1점 이상은, 동일 평면 상에 없는 점에서 행한다. 연산부(210)는, 자기 센서(100)의 X, Y, Z축의 각 출력을 3차원 공간 좌표로 변환하고, 상기 4점 이상에 대하여 각 좌표를 지나는 구를 생성한다. 생성한 구의 중심점의 좌표가 오프셋 자계량이 된다. 구한 X, Y, Z축의 착자 자계를, 자기 센서(100)의 X, Y, Z축의 각 출력으로부터 각각 감산함으로써 캘리브레이션을 행한다.

Description

자기 센서의 제어 방법, 제어 장치 및 휴대 단말 장치{Method of controlling magnetic sensor, control device therefor, and portable terminal}

본 발명은 지자기를 검출하는 자기 센서의 캘리브레이션 등을 행하는 자기 센서의 제어 방법, 제어 장치 및 휴대 단말 장치에 관한 것이다.

최근, 자기 센서가 탑재된 휴대 전화기 등의 휴대 단말 장치가 실용화되고 있다. 이러한 휴대 단말 장치는, 방위를 측정할 뿐만 아니라, GPS(Globa1 Positioning System)로부터의 위치 정보를 토대로, 측정한 방위에 따라 현재 위치 등을 화면의 지도 상에 표시하는 기능을 갖는 것도 있다.

자기 센서는 지자기뿐만 아니라, 휴대 단말 장치에 내장된 전자 부품이 갖는 자계에 영향을 받는다. 또한 강자계가 발생하는 장소로 이동한 경우에도 마찬가지다. 예컨대, 빌딩 내에서도, 콘크리트, 철 등이 자기를 띠고 있으므로, 자기 센서에 지자기 성분 이외의 자기 성분을 착자시킨다. 이 때문에, 이러한 자기 성분은, 정확한 방위 측정, 회전 자계의 검출에 오차를 일으키는 원인이 되고 있다. 따라서, 지자기 성분만을 추출하기 위해서는, 검출한 자기 성분으로부터 그 이외의 자기 성분을 제거하기 위한 캘리브레이션이 필요하다.

본 발명은, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 자기 센서의 캘리브레이션을 용이하게 행할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.

본 발명의 일태양은, 자기 센서의 제어 방법이다. 이 방법은, 지자기 벡터의 3축 성분을 검출하는 자기 센서의 제어 방법으로서, 기준이 되는 지자기 벡터의 3축 성분을 좌표 변환하여 취득한 소정의 좌표 공간에서의 기준 좌표를 유지하는 단계; 자기 센서의 4 이상의 자세에서의 3축 성분의 출력을 취득하는 단계; 취득한 3축 성분의 출력을 각각의 자세마다 좌표 변환하고, 기준 좌표와 동일한 좌표 공간에서의 좌표를 취득하는 단계; 취득한 4점 이상의 좌표를 지나는 구(球)를 생성하고, 그 중심점과 기준 좌표와의 어긋남으로부터 오프셋 자계량을 구하는 단계; 및 오프셋 자계량을 참조하여, 자기 센서를 캘리브레이션하는 단계;를 구비한다. 「기준 좌표」는, 자기 센서의 복수의 자세에서의 지자기 전(全)자력을 반경으로 한 구의 중심점 좌표여도 무방하다. 이 태양에 의하면, 4점 이상의 좌표를 지나는 구의 중심점에서 오프셋 자계량을 구함으로써 용이하게 캘리브레이션할 수 있다.

본 발명의 다른 태양은, 자기 센서의 제어 방법이다. 이 방법은, 지자기 벡터의 2축 성분을 검출하는 자기 센서의 제어 방법으로서, 기준이 되는 지자기 벡터의 2축 성분을 좌표 변환하여 취득한 소정의 좌표 평면에서의 기준 좌표를 유지하는 단계; 자기 센서의 3 이상의 자세에서의 2축 성분의 출력을 취득하는 단계; 취득한 2축 성분의 출력을 각각의 자세마다 좌표 변환하고, 기준 좌표와 동일한 좌표 평면에서의 좌표를 취득하는 단계; 취득한 3점 이상의 좌표를 지나는 원을 생성하고, 그 중심점과 기준 좌표와의 어긋남으로부터 오프셋 자계량을 구하는 단계; 및 오프셋 자계량을 참조하여 상기 자기 센서를 캘리브레이션하는 단계;를 구비한다. 이 태양에 의하면, 3점 이상의 좌표를 지나는 원의 중심점에서 오프셋 자계량을 구함으로써 용이하게 캘리브레이션할 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양은, 자기 센서의 제어 장치이다. 이 장치는, 지자기 벡터의 3축 성분을 검출하는 자기 센서의 제어 장치로서, 기준이 되는 지자기 벡터의 3축 성분을 좌표 변환하여 취득한 소정의 좌표 공간에서의 기준 좌표를 유지하고 있는 기억부; 및 자기 센서의 4 이상의 자세에서의 3축 성분의 출력을 각각의 자세마다 좌표 변환하여 기준 좌표와 동일한 좌표 공간에서의 좌표를 취득하고, 취득한 4점 이상의 좌표를 지나는 구를 생성하는 연산부;를 구비하고, 연산부는, 생성한 구의 중심점과 상기 기준 좌표와의 어긋남으로부터 오프셋 자계량을 구하고, 그것을 참조하여 자기 센서의 캘리브레이션을 행한다. 이 태양에 의하면, 연산부가 4점 이상의 좌표를 지나는 구의 중심점에서 오프셋 자계량을 구함으로써 용이하게 캘리브레이션할 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양은, 자기 센서의 제어 장치이다. 이 장치는, 지자기 벡터의 2축 성분을 검출하는 자기 센서의 제어 장치로서, 기준이 되는 지자기 벡터의 2축 성분을 좌표 변환하여 취득한 소정의 좌표 평면에서의 기준 좌표를 유지하고 있는 기억부; 및 자기 센서의 3 이상의 자세에서의 2축 성분의 출력을 각각의 자세마다 좌표 변환하여 기준 좌표와 동일한 좌표 평면에서의 좌표를 취득하고, 취득한 3점 이상의 좌표를 지나는 원을 생성하는 연산부;를 구비하고, 연산부는, 생성한 원의 중심점과 기준 좌표와의 어긋남으로부터 오프셋 자계량을 구하고, 그것을 참조하여 자기 센서의 캘리브레이션을 행한다. 이 태양에 의하면, 연산부가 3점 이상의 좌표를 지나는 원의 중심점에서 오프셋 자계량을 구함으로써 용이하게 캘리브레이션할 수 있는 자기 센서를 탑재한 휴대 전화기 등의 휴대 단말 장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양은, 휴대 단말 장치이다. 이 장치는, 지자기 벡터의 3축 성분을 검출하는 자기 센서와, 3축 성분을 검출하는 자기 센서의 상술한 태양의 제어 장치를 구비한다. 이 태양에 의하면, 4점 이상의 좌표를 지나는 구의 중심점에서 오프셋 자계량을 구함으로써 용이하게 캘리브레이션할 수 있다.

본 발명의 또 다른 태양은, 휴대 단말 장치이다. 이 장치는, 지자기 벡터의 2축 성분을 검출하는 자기 센서와, 2축 성분을 검출하는 자기 센서의 상술한 태양의 제어 장치를 구비한다. 이 태양에 의하면, 3점 이상의 좌표를 지나는 원의 중심점에서 오프셋 자계량을 구함으로써 용이하게 캘리브레이션할 수 있는 자기 센서를 탑재한 휴대 전화기 등의 휴대 단말 장치를 실현할 수 있다.

또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합, 본 발명의 표현을 방법, 시스템, 기록 매체, 컴퓨터 프로그램 등의 사이에서 변환한 것도 또한 본 발명의 태양으로서 유효하다.

도 1은 자기 센서의 일예를 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시의 형태에서의 제어 장치 및 자기 센서를 나타내는 도면이다.

도 3은 실시의 형태에 있어서의 제어 장치에 의해 자기 센서의 캘리브레이션을 행하기 위한 플로우챠트이다.

도 4는 연산부가 생성하는 구의 일예를 나타내는 도면이다.

도 5는 실시 형태에 있어서의 휴대 단말 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 6은 자기 센서 및 경사각 센서의 검출 결과를 토대로 방위를 산출하기 위한 플로우챠트이다.

<부호의 간단한 설명>

100 자기 센서

102 제1 자기 검출 소자

104 제2 자기 검출 소자

106 제3 자기 검출 소자

110 기판

120 경사각 센서

200 제어 장치

210 연산부

220 기억부

230 감시부

300 휴대 단말 장치.

우선, 본 실시 형태에서의 지자기 성분 이외의 자기 성분을 없애기 위한 캘 리브레이션 방법의 상세를 설명하기 전에, 그 대상이 되는 3축 자기 센서의 구성을 설명한다. 도 1은, 자기 센서(100)의 일예를 나타내는 도면이다. 이 자기 센서(100)는, 자기 벡터의 X, Y, Z의 3축 성분의 각각을 검출하는 적어도 3개의 자기 검출 소자(102, 104, 106)를 갖는다. 제1 자기 검출 소자(102)는 X축 방향의 자기 성분을 검출하고, 제2 자기 검출 소자(104)는 Y축 방향의 자기 성분을 검출하며, 제3 자기 검출 소자(106)는 Z축 방향의 자기 성분을 검출한다.

자기 센서(100)에 있어서, 적어도 제1 자기 검출 소자(102) 및 제2 자기 검출 소자(104)는 MR(Magneto Resistance) 소자, 홀 소자 또는 MI(Magneto Impedance) 소자인 것이 바람직하고, 제3 자기 검출 소자(106)도 마찬가지로 MR 소자, 홀 소자 또는 MI 소자인 것이 바람직하다. 모든 자기 검출 소자를 MR 소자 또는 홀 소자로 형성함으로써 이 자기 센서(100)를 일련의 반도체 제조 프로세스를 이용하여 형성할 수 있게 된다.

제1 자기 검출 소자(102) 및 제2 자기 검출 소자(104)는, 기판(110)의 표면에 대하여 소정의 각도로 구성되며, 기판 표면에 평행한 방향, 즉 X축 방향 및 Y축 방향의 2축의 자기 성분을 각각 검출한다. 여기서, 제1 자기 검출 소자(102) 및 제2 자기 검출 소자(104)는, 기판(110)의 표면에 있어서 거의 직립하도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 기판(110)의 표면에 있어서, 제1 자기 검출 소자(102) 및 제2 자기 검출 소자(104)는, 각각의 표면에 평행한 방향이 90°가 되도록 배치되는 것이 바람직하다. 제3 자기 검출 소자(106)는 기판(110)의 표면에 형성되어, 기판 표면에 수직한 방향, 즉 Z축 방향의 자기 성분을 검출한다.

각 자기 검출 소자는, 일반식 (Co1-aFea)100x-y-zLxMyOz로 표현되는 박막 구조의 자기 저항막을 갖는다. 자성체막은, 투자율을 1,000,000le 이상으로 하고, 1μT 이상의 자계를 검지할 수 있는 희토류와 나노 오더의 자성체 금속 분말을 이용하여 구성해도 된다.

도 1에 도시한 자기 센서(100)에 있어서는, 2개의 자기 검출 소자(102, 104)가 직립되어 구성되어 있는데, 다른 예에 있어서는, 2개의 자기 검출 소자가 기판(110)의 평면 상에 형성되고, 하나의 자기 검출 소자가 기판(110)에 직립되어 구성되어도 무방하다. 이 때, 기판(110)의 평면 상에 형성되는 2개의 자기 검출 소자는 자기 벡터의 수직 자계 및 수평 자계를 검출하고, 직립 구성되는 자기 검출 소자는 이러한 자계에 수직한 성분을 검출하면 된다.

또한, 자기 센서는 플럭스 게이트형 자기 센서여도 무방하다. 플럭스 게이트형 자기 센서는, 코일의 코어를 필요로 하기 때문에, 구성상 약간 큰 것이 된다. 그 때문에, 플럭스 게이트형 자기 센서를 충분한 배치 공간이 나오는 차량 등에 탑재하는 경우에는 문제가 없지만, 휴대 전화 등의 소형 단말 장치에 내장시키는 경우에는, 다른 내장 소자와의 관계로부터 케이스 내의 배치 설계를 연구할 필요가 있다. 반면에, MR 소자 등의 자기 저항 효과 소자나, 홀 소자 등의 자기 감응 소자는 플럭스 게이트형 자기 센서 보다 소형으로 형성할 수 있고, 휴대 단말 장치로의 탑재에도 적합하다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에서의 제어 장치(200) 및 자기 센서(100)를 나타내는 블록도이다. 제어 장치(200)는, 임의의 컴퓨터의 CPU, RAM, ROM, ROM에 로 드된 착자 자계 제거 프로그램 등에 의해 실현되지만, 여기서는 그것들의 연계에 의해 실현되는 기능 블록을 나타내고 있다. 따라서, 이들 기능 블록이 단지 하드웨어만으로, 소프트웨어만으로, 또는 그것들의 조합에 의해 다양한 형태로 실현할 수 있는 것은, 당업자에게는 이해되는 바이다.

제어 장치(200)는 연산부(210), 기억부(220), 및 감시부(230)를 구비한다. 연산부(210)는, 후술하는 연산 처리를 행하고, 자기 센서(100)를 캘리브레이션한다. 기억부(220)는 자기 센서(100)의 실제의 출력에 대하여 레퍼런스가 되는 기본 데이터 등을 등록하고 있다. 지자기 성분 이외의 착자 성분이 없는 상태에 있어서, 자기 센서(100)의 X축, Y축, Z축으로부터의 출력은, 지자기 전자력의 분력이 각각 검출되게 된다. 자기 센서(100)의 자세를 변동시키고, 4 이상의 자세에 있어서, X축, Y축, Z축으로부터 각각 출력을 취득한다. 그리고, 취득한 3축 성분의 출력을 각각의 자세마다 좌표 변환하여 4점 이상의 좌표를 지나는 구를 생성하고, 그 중심점 좌표를 기준 좌표로 한다. 이 기준 좌표를 상기 기본 데이터로 설정할 수 있다. 이 기준 좌표는, 시뮬레이션이나 실험으로 구할 수 있고, 구한 값을 기억부(220)에 설정한다. 또한, 그 중심점 좌표로부터 반경을 지자기 전자력으로 한 구를 그리고, 그 구를 지나는 점의 좌표도 기본 데이터로 등록해도 된다.

감시부(230)는 자기 센서(100)의 X, Y, Z축의 각 출력을 감시한다. 자기 센서(100)의 제1 자기 검출 소자(102)로부터 X축의 출력이, 제2 자기 검출 소자(104)로부터 Y축의 출력이, 및 제3 자기 검출 소자(106)로부터 Z축의 출력이 각각 제어 장치(200)로 입력된다.

각 X, Y, Z의 출력은, 하기의 식으로 표현할 수 있다.

X= W{cos(f)·cos(p) ·cos(d)-sin(f) ·sin(p)}+A

Y=W{-cos(f) ·cos(r) ·sin(d)-cos(f) ·sin(p) ·sin(r) ·cos(d)-sin(f) ·cos(p) ·sin(r)}+B

Z=W{-cos(f) ·sin(r) ·sin(d)+cos(f) ·sin(p) ·cos(r) ·cos(d)+sin(f) ·cos(p) ·cos(r)}+C

W=자계 강도, f=복각, d=회전각, p=피치각, r=롤각, A=X축의 착자 자계, B=Y축의 착자 자계, C=Z축의 착자 자계. 따라서, 여기서의 각축의 자계 강도W는 지자기 전자력의 분력과 각축의 착자 자계를 나타내게 된다.

지자기 이외의 착자 자계를 상정하지 않는 경우, 3축의 특성이 갖추어진 자기 센서(100)에서는, 지자기 중에서 모든 방향으로 회전되었을 때 각각의 자기 검출 소자의 출력 X, Y, Z에 나타나는 3차원 좌표 공간의 점의 모임은, 원점, 즉, 0자계를 중심으로 반경을 지자기 전자력으로 하는 구를 그릴 수 있다.

이에 대하여, 자기 센서(100)에 착자 자계 즉 오프셋 자계가 존재할 때, 상기와 같이 회전시켰을 때의 점의 모임은 구의 중심점만 어긋나고, 반경은 변하지 않는 구를 그릴 수 있다.

이하, 이것을 전제로 제어 장치(200)의 캘리브레이션 동작에 대하여 설명하기로 한다. 도 3은 본 실시의 형태에서의 제어 장치(200)에 의한 자기 센서(100)의 캘리브레이션 동작을 나타내는 플로우챠트이다. 우선, 자기 센서(100)를 탑재하는 단말 등이 기동되면, 감시부(230)는 자기 센서(100)의 출력을 감시한다(S10). 그리 고, 그 출력을 공간 좌표로 변환하고, 그 좌표와 기억부(220)에 사전에 설정 되어 있는 기본 데이터인 좌표군과 비교한다(S12).

비교 결과, 그 차분이 소정의 문턱값을 넘는 경우(S12의 Y), 후술하는 캘리브레이션 처리를 행한다. 여기서, 해당 차분이란, 입력 좌표와 그에 가장 근사한 등록 좌표와의 차분이어도 무방하다. 소정의 문턱값을 넘지 않는 경우(S12의 N), 감시를 계속한다(S10). 여기서, 소정의 문턱값은, 지자기 성분 이외의 자기 성분이 착자되어 있는 것을 검출하기 위한 것으로, 실험적으로 구한 것이어도 된다. 또한 어느 정도의 오차까지 허용 범위로 할 것인가 하는 설계에도 의한다.

연산부(210)는, 자기 센서(100)의 X, Y, Z축의 각 출력으로부터 자계 강도를 산출한다(S14). 이것을 다른 4점 이상에 대하여 행한다. 그 중, 적어도 1점 이상은 동일 평면 상에 없는 점이다. 이하에 다른 4점의 자계 강도를 산출하기 위한 식을 나타낸다.

W₁ ²=X₁ ²+Y₁ ²+Z₁ ²

W₂ ²=X₂ ²+Y₂ ²+Z₂ ²

W₃ ²=X₃ ²+Y₃ ²+Z₃ ²

W₄ ²=X₄ ²+Y₄ ²+Z₄ ²

이어서, 연산부(210)는 이 4점 이상의 점으로부터 구를 생성한다(S16). 즉, 자기 센서(100)의 X, Y, Z축의 각 출력을 3차원 공간의 좌표로 하고, 상기 4점 이상에 대하여 각 좌표를 지나는 구를 생성한다. 즉, 각 좌표의 반경이 같아지는 위치를 중심점으로 한 구를 생성한다. 이 반경은 지자기 전자력을 나타낸다. 도 4는 연산부(210)가 생성하는 구의 일예를 나타내는 도면이다. 점 1, 점 2, 점 3, 점 4로부터의 길이는 모두 같아지는 위치를 구의 중심 0으로 한다. 물론, 점은 4개 이상이어도 무방하다.

연산부(210)는 생성한 구의 중심점의 좌표를 구한다. 그 좌표가 오프셋 자계량이 된다(S18). 이하, 구의 중심 좌표를 산출하기 위한 계산식을 나타낸다. 이 계산식은, 상술한 각 X, Y, Z의 출력을 구하는 식으로부터 도출할 수 있다.

연산부(210)는, 구한 X, Y, Z축의 착자 자계 A, B, C를 자기 센서(100)의 X, Y, Z축의 각 출력으로부터 감산함으로써 캘리브레이션을 행한다(S20).

이상 설명한 바와 같이 본 실시의 형태에 의하면, 4개 이상의 자세에서의 자기 센서의 출력을 토대로 구를 생성하고, 그 중심점으로부터 오프셋 자계량을 검출함으로써 지자기 성분 이외의 자기 성분을 용이하게 자동으로 제거할 수 있다. 유저에게 수평으로 1회전하게 하고, 그 동안에 출력된 데이터의 최대치와 최소치의 중간을 구하는 등의 처리를 행하지 않아도 된다. 따라서, 유저는 귀찮은 회전을 하지 않아도 되므로 착자 성분을 고려할 필요조차 없다. 또한, 자기 센서를 제조하는 경우에도, 착자 자계를 고려하지 않고도 부품 배치를 결정할 수 있어 개발이 용이해진다.

도 5는, 본 발명의 실시의 형태에 따른 휴대 단말 장치(300)의 구성을 나타낸다. 이 휴대 단말 장치(300)는 휴대 전화, PHS(Personal Handyphone System) 및 PDA(personal data assistant) 등의 휴대용 소형 전자 기기이다. 도 5는 방위 측정, 및 후술하는 어플리케이션을 실현하기 위한 구성을 나타내는데, 휴대 단말 장치(300)가 용도에 따른 다른 구성을 구비해도 무방함은 당업자에게 이해되는 바이다.

휴대 단말 장치(300)는, 제어 장치(200), 검출부(20), 촬상부(30), 통신부(32), GPS 정보 취득부(34) 및 표시부(36)를 구비한다. 검출부(20)는, 자기 센서(100), 경사각 센서(120), 기압 센서(140) 및 온도 센서(160)를 가지며, 위치나 방위, 자세, 고도 등을 검출하는 기능을 가진다. 촬상부(30)는 CCD 등의 광전 변환 소자를 구비하며, 화상을 취득하여 제어 장치(200)로 넘긴다. 통신부(32)는, 외부 의 서버와 무선 회선에 의해 통신하는 기능을 가진다. 이 통신은 유선 회선으로 행해져도 된다. GPS 정보 취득부(34)는, GPS 위성으로부터 위치 정보를 수신한다. 제어 장치(200)는, 이 위치 정보에 따라 현재의 위치, 즉 현재의 위도 및 경도를 계산한다. 또한, 위치 정보를 자기 센서(100)로부터의 방위 정보에 의해 보정 가능하게 함으로써 정확한 현재 위치 및 방위를 구할 수 있다. 제어 장치(200)는 위치 정보 및 방위 정보를 서로 보완하도록 이용해도 된다. 또한 제어 장치(200)는 GPS 위성으로부터의 위치 정보를 이용하지 않고 검출부(20)로부터의 검출 결과만으로 현재의 위치 및 방위를 구할 수도 있다. 표시부(36)는 디스플레이를 가지며, 제어 장치(200)에서 처리된 정보를 어플리케이션에 따라 출력한다. 또한, 도시하지 않은 스피커를 구비하여 유저에 대하여 각종의 정보를 음성 출력해도 된다.

자기 센서(100)는, 상술한 것을 이용할 수 있다. X축, Y축의 지자기 벡터를 토대로 자북(磁北)으로부터의 회전각인 방위각, 즉 요각(yaw angles)을 검출한다.단, 지자기 벡터는, 적도 근처에서는 거의 수평이지만, 그 이외의 장소에서는 기울어져 있다. 또한 휴대 단말 장치(300)의 자세가, 항상 수평이라고는 할 수 없다. 따라서, 중력의 방향에 대한 상대 각도, 즉 피치각 및 롤각을 사용하여, 해당 지자기 벡터를 보정하여야 한다. 이 피치각 및 롤각은, 경사각 센서(120)에 의해 검출된다. 제어 장치(200)는, Z축의 검출 결과가 항상 Z축의 수평시의 검출 결과로 유지된 상태와 동등하게 되도록, 상기 피치각 및 롤각을 사용하여 X축 및 Y축의 검출 결과를 보정한다. 이와 같이 자기 센서(100)를 3축으로 하고, Z축의 검출 결과를 보정에 이용함으로써 자세가 크게 변화된 경우에도 방위각의 정밀도를 유지할 수 있다.

경사각 센서(120)는, 3축 방향의 가속도 성분을 검출하는 가속도 센서로서, 저항치 변화 방식, 용량 변화 방식, 압전 변화 방식 등이 있다. 경사각 센서(120)도, 수평면에서 직행하도록 X축, Y축이 배치되고, 중력의 방향에 Z축이 배치된다. 휴대 단말 장치(300)의 자세가 기울어지면 중력 가속도가 변화되고, 이 중력 가속도를 검출함으로써 피치각 및 롤각을 검출한다. 휴대 단말 장치(300)가 정지되어 있는 상태에서는, 2축으로도 휴대 단말 장치(300)의 자세를 정확하게 검출할 수 있다. 휴대 단말 장치(300)를 보유하고 있는 유저가 보행하고 있거나, 자동차나 자전거 등의 승용물에 타고 있거나 하는 경우, 경사각 센서(120)에 운동 가속도 성분이 더해지기 때문에, 정확하게 자세를 검출할 수 없다. 3축으로 함으로써 중력 가속도와 운동 가속도를 분리할 수 있고, 정확한 자세를 검출할 수 있다. 각축의 출력 값을 적분하여 상정 각도를 구하고, 그것과 가속도 성분을 비교하여 소정의 연산을 하면 정확한 피치각 및 롤각을 산출할 수 있다.

기압 센서(140)는 외기의 압력을 검출하고, 온도 센서(160)는 온도를 검출한다. 검출한 온도는, 온도 드리프트에 의한 자기 센서(100), 경사각 센서(120) 및 기압 센서(140)의 출력의 어긋남을 보정하기 위해 사용된다.

도 6은 자기 센서(100) 및 경사각 센서(120)의 검출 결과를 토대로 방위를 산출하는 플로우를 나타낸다. 우선 경사각 센서(120)에서 검출된 3축 방향의 가속도 성분을 토대로 자기 센서(100)의 경사각을 산출한다(S30). 여기서는 피치각 및 롤각을 산출한다. 자기 센서(100)는 지자기 벡터의 3축 성분을 검출한다(S32). 제 어 장치(200)는 상술한 캘리브레이션을 행하고, 착자 자계를 제거한다(S34). 그 후, 지자기 벡터의 성분을 피치각 및 롤각에 의해 좌표 변환하여(S36), 정확한 방위를 구한다(S38). 이 때 온도 센서(160)의 검출 결과를 이용하여 온도 보정을 해도 된다. 이와 같이 경사각 센서(120)의 검출 결과는 방위의 산출에 이용되는데, 이 검출 결과를 더 유효하게 이용하여 다양한 어플리케이션을 실현할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시의 형태에 의하면, 착자 자계 및 경사각의 캘리브레이션을 용이하게 실현할 수 있고, 매우 정밀도가 높은 자기 센서의 출력을 얻을 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 실시의 형태를 참조하여 설명하였다. 실시 형태는 예시이며, 그것들의 각 구성 요소나 각 처리 프로세스의 조합에 다양한 변형예가 가능하고, 또한 그러한 변형예가 본 발명의 범위에 있음은 당업자에게 이해되는 바이다.

실시 형태에서는, 3축의 자기 센서의 착자 자계를 캘리브레이션하는 방법을 설명하였다. 이에 대하여, 2축의 자기 센서도 같은 방법에 의해 캘리브레이션할 수 있다. 2축의 경우, 연산부(210)는 자기 센서(100)의 X, Y축의 각 출력을 2차원 평면의 좌표로 하고, 다른 3점 이상에 대하여, 각 좌표를 지나는 원을 생성한다. 즉, 각 좌표의 반경이 같아지는 위치를 중심점으로 한 원을 생성한다. 이 중심점의 좌표로부터 자기 센서(100)의 X, Y축의 오프셋 자계량을 구하고, 그것을 캘리브레이션한다.

또한 실시 형태에 있어서, 자기 센서(100)로부터 4점의 출력이 아니라, 5점 이상의 출력으로부터 오차가 최소가 되는 점, 즉 서로 각각 가능한 한 떨어져 있는 4점을 선출하여 중심점을 구해도 된다. 또한, 이 선출을 몇 번 반복하여 중심점을 구해도 된다. 이에 따라, 자기 센서(100)의 출력 정밀도나 출력 분해능, 지자기 전자력의 미묘한 변화에 의한 오차를 저감할 수 있고, 보다 정밀도가 높은 캘리브레이션을 행할 수 있다.

또한 지자기를 검출할 때, 지구상의 장소에 의해 편각이 생긴다. 따라서, 장소마다 사전에 측정된 편각을 기억부(220)에 등록해 두고, 자기 센서(100)의 현재 위치에 따라 그 편각을 캘리브레이션해도 된다. 현재 위치는, GPS 위성으로부터의 시각 정보를 토대로 한 위도 경도 정보나, 유저 입력에 의해 특정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 자기 센서의 캘리브레이션을 용이하게 행할 수 있다.

본 발명은 자기 센서를 캘리브레이션하는 분야에 적용할 수 있다.

Claims

지자기 벡터의 3축 성분을 검출하는 자기 센서의 제어 방법에 있어서,

기준이 되는 지자기 벡터의 3축 성분을 좌표 변환하여 취득한 소정의 좌표 공간에서의 기준 좌표를 유지하는 단계와,

상기 자기 센서의 4 이상의 자세에서의 3축 성분의 출력을 취득하는 단계와,

취득한 3축 성분의 출력을 각각의 자세마다 좌표 변환하고, 상기 기준 좌표와 동일한 좌표 공간에서의 좌표를 취득하는 단계와,

취득한 4점 이상의 좌표에서 4점을 선출하고, 그 4점의 좌표를 지나는 구를 생성하고, 그 중심점과 상기 기준 좌표와의 어긋남으로부터 오프셋 자계량을 구하는 단계와,

상기 오프셋 자계량을 참조하여 상기 자기 센서를 캘리브레이션하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 오프셋 자계량을 구하는 단계는, 취득한 5점 이상의 좌표로부터 상호 거리가 가급적으로 떨어진 위치 관계가 되는 4점을 선출하는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제어 방법.
지자기 벡터의 3축 성분을 검출하는 자기 센서의 제어 장치에 있어서,

기준이 되는 지자기 벡터의 3축 성분을 좌표 변환하여 취득한 소정의 좌표 공간에서의 기준 좌표를 유지하고 있는 기억부와,

상기 자기 센서의 4 이상의 자세에 있어서의 3축 성분의 출력을 각각의 자세마다 좌표 변환하고, 상기 기준 좌표와 동일한 좌표 공간에서의 좌표를 취득하고, 취득한 4점 이상의 좌표로부터 4점을 선출하고, 그 4점의 좌표를 지나는 구를 생성하는 연산부를 구비하고,

상기 연산부는, 생성한 구의 중심점과 상기 기준 좌표와의 어긋남으로부터 오프셋 자계량을 구하고, 그것을 참조하여 상기 자기 센서의 캘리브레이션을 행하는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제어 장치.
제 3 항에 있어서, 연산부는, 취득한 5점 이상의 좌표로부터 상호 거리가 가급적으로 떨어진 위치 관계가 되는 4점을 선출하는 것을 특징으로 하는 자기 센서의 제어 장치.
지자기 벡터의 3축 성분을 검출하는 자기 센서와,

청구항 3에 기재된 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말 장치.
지자기 벡터의 3축 성분을 검출하는 자기 센서와,

청구항 4에 기재된 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 휴대 단말 장치.